عناصر المدارات الخاصة

العناصر المدارية الخاصة ، أو العناصر الخاصة للمدار ، هي ثوابت حركة جسم في الفضاء تبقى ثابتة عمليًا على مدى فترات زمنية فلكية طويلة. ويُستخدم هذا المصطلح عادةً لوصف الكميات الثلاث التالية:

• المحور شبه الرئيسي المناسب ( أ _ع ) ،
• الانحراف المركزي الصحيح ( e _p )، و
• الميل المناسب ( ip ₎ .

يمكن مقارنة العناصر المدارية الحقيقية بالعناصر المدارية الكبلرية المتذبذبة التي تُلاحظ في وقت أو حقبة زمنية محددة ، مثل المحور شبه الرئيسي ، والانحراف المركزي ، والميل المداري . تتغير هذه العناصر المتذبذبة بشكل شبه دوري ، ويمكن التنبؤ بها من حيث المبدأ، نتيجة لتأثيرات مثل الاضطرابات الناتجة عن الكواكب أو الأجرام الأخرى، والترنح (مثل ترنح الحضيض ). في النظام الشمسي ، تحدث هذه التغيرات عادةً على مدى آلاف السنين، بينما من المفترض أن تظل العناصر المدارية الحقيقية ثابتة عمليًا على مدى عشرات الملايين من السنين على الأقل.

بالنسبة لمعظم الأجرام، تكون العناصر المتداخلة قريبة نسبيًا من العناصر الأصلية نظرًا لصغر تأثيرات التبادر والاضطراب (انظر الرسم التوضيحي). بالنسبة لأكثر من 99% من الكويكبات في حزام الكويكبات ، تقل الفروقات عن 0.02  وحدة فلكية ( للمحور شبه الرئيسي a )، و0.1 ( للانحراف المركزي e )، و2 درجة ( للميل i ).   

مع ذلك، يُعدّ هذا الاختلاف ذا أهمية بالغة لأي غرض يتطلب دقة عالية. فعلى سبيل المثال، يمتلك الكويكب سيريس عناصر مدارية متداخلة (في حقبة 26 نوفمبر 2005).

بينما عناصرها المدارية المناسبة (بصرف النظر عن الحقبة) هي ^{[ 1 ]}

ومن الاستثناءات البارزة لقاعدة الاختلاف الصغير هذه الكويكبات التي تقع في فجوات كيركوود ، والتي تكون في رنين مداري قوي مع كوكب المشتري.

لحساب العناصر المدارية الصحيحة لجسم ما، تُجرى عادةً محاكاة تفصيلية لحركته على مدى ملايين السنين. يجب أن تأخذ هذه المحاكاة في الحسبان العديد من تفاصيل علم الميكانيكا السماوية، بما في ذلك تأثيرات الكواكب. بعد ذلك، تُستخرج من المحاكاة كمياتٌ تبقى ثابتةً على مدى هذه الفترة الزمنية الطويلة؛ على سبيل المثال، متوسط ​​الميل المداري، ومتوسط ​​الانحراف المداري، ومتوسط ​​نصف المحور الأكبر. هذه هي العناصر المدارية الصحيحة.

تاريخيًا، أُجريت حسابات تحليلية تقريبية متنوعة، بدءًا من حسابات كيوتسوغو هيراياما في أوائل القرن العشرين. وشملت الطرق التحليلية اللاحقة آلاف التصحيحات لكل جرم سماوي على حدة. أما اليوم، فالطريقة المُفضلة هي استخدام الحاسوب لإجراء التكامل العددي لمعادلات الديناميكا السماوية ، واستخراج ثوابت الحركة مباشرةً من تحليل عددي للمواقع المتوقعة.

في الوقت الحاضر، يتمثل الاستخدام الأبرز للعناصر المدارية المناسبة في دراسة عائلات الكويكبات ، وذلك على خطى العمل الرائد لهيراياما.

الكويكب 132 إيثرا، وهو كويكب يعبر مدار المريخ، هو الكويكب ذو الرقم الأدنى الذي لا يحتوي على أي عناصر مدارية مناسبة.

• عائلة هيراياما
• الاضطراب (علم الفلك)

• Z. Knežević et al., The Determination of Asteroid Proper Elements , pp.  603–612 in Asteroids III, University of Arizona Press (2002).
• Z. Knežević: حساب العناصر الخاصة بالكويكبات: التطورات الحديثة، المجلة الفلكية الصربية، المجلد 195، الصفحات  1-8 (2017).

• أحدث الحسابات للعناصر المناسبة للكواكب الصغيرة المرقمة في astDys .
• مجموعة بيانات العناصر المدارية الخاصة بالكويكبات على بوابة عائلات الكويكبات